2013 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカル超伝導体・超流動体のエッジ状態についての解析的理論研究
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24840048
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
堤 康雅 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 基礎科学特別研究員 (10631781)
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| Project Period (FY) |
2012-08-31 – 2014-03-31
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| Keywords | 物性理論 / トポロジカル超伝導・超流動 / エッジ状態 / マヨラナフェルミオン / エッジカレント |
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| Research Abstract |
微視的理論に基づくGor'kov方程式に準古典近似を行うことで得られる準古典グリーン関数の従うEilenberger方程式を解くことで、トポロジカル超伝導体・超流動体のエッジ状態を明らかにした。
1. 重い電子系超伝導体UPt3のB相がトポロジカル超伝導体としての性質を示すことを明らかにした。エッジ状態に束縛された準粒子の分散関係を解析計算により導出することで、束縛された準粒子がマヨラナフェルミオンでありフェルミエネルギーを横切る線形分散を持つことを示した。このため、エッジでのみ超伝導ギャップ内にトポロジカルフェルミアークとして有限な準粒子状態密度が現れる。マヨラナフェルミオンの性質から、このトポロジカルフェルミアークは特定方向の磁場に対してのみ消失する異方的な磁場応答を示すので、磁場中のトンネル分光でのゼロバイアス伝導率の現象としてマヨラナフェルミオンを観測可能であることを提案した。
2. トポロジカルなカイラル超流動体である超流動ヘリウム３-A相のカイラルドメインにおける質量流の向きが、クーパー対の角運動量から期待される向きとは逆向きになる昨年度明らかにした現象について詳細な解析を行った。その結果、カイラルドメインウォールに束縛された準粒子が有限な運動量を持つときにフェルミエネルギーを横切るため、エッジ状態によって運動量が運ばれるスペクトラルフローと呼ばれる現象が、質量流の向きの逆転の原因であることが明らかとなった。
3. 超流動ヘリウム３-A相のカイラリティが不純物による準粒子散乱の異方性として観測されることを示した。実際に超流動ヘリウム３-A相中に入射した電子が異方的な散乱を受けることが観測され、カイラリティが初めて直接観測されたと言える。カイラリティの存在はトポロジカル超流動体であることの決定的な証拠となる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] UPt3 as a Topological Crystalline Superconductor2013
Author(s)
Y. Tsutsumi, M. Ishikawa, T. Kawakami, T. Mizushima, M. Sato, M. Ichioka, and K. Machida
Organizer
International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Place of Presentation
カルチャーリゾートフェストーネ (沖縄県)
Year and Date
20131022-20131026
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[Presentation] UPt3 as a Topological Superconductor2013
Author(s)
Y. Tsutsumi, M. Ishikawa, T. Kawakami, T. Mizushima, M. Sato, M. Ichioka, and K. Machida
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2013)
Place of Presentation
東京大学
Year and Date
20130805-09
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